Estructura Atómica y la Tabla Periódica

Mediante el estudio de los espectros de los elementos conocidos, H. Moseley consiguió determinar el número atómico de todos ellos. La dependencia de la estructura atómica con el número atómico suponía un criterio óptimo para clasificar los elementos a partir de dicho número. En la actualidad, los elementos se colocan en función de su número atómico y de su configuración electrónica.

Hay tantos periodos como niveles energéticos, y cada uno se inicia cuando empieza a llenarse un nuevo nivel. El primer periodo solo contiene 2 elementos. El segundo contiene 8. El tercero otros 8, pues debe llenarse el subnivel 3d, ya que su energía es mayor, como hemos comentado antes. Por eso, los periodos 1º, 2º, 3º se separan a fin de que los elementos con subniveles d puedan incluirse a partir del 4º periodo.

En el sexto y séptimo periodos deberían colocarse los elementos con electrones en subniveles f, pero como resultarían excesivamente largos, se colocan fuera de ellos. Al disponer la totalidad de los elementos de esta manera, quedan en el mismo grupo vertical aquellos con la misma configuración electrónica externa, que comprobamos que tienen propiedades semejantes.

Enlaces Químicos

Enlace Iónico

El enlace iónico se produce al unirse un elemento de carácter metálico, por tanto, situándose a la izquierda en el sistema periódico, con uno no metálico, es decir, uno situado a la derecha en dicha ordenación. Este enlace se forma al ceder el metal electrones al no metal, transformándose ambos en iones, uno positivo y otro negativo, respectivamente.

Entonces se producen las consiguientes atracciones y repulsiones de tipo coulombiano entre todos los iones positivos y negativos presentes, obteniendo un compuesto sólido en forma de red cristalina. Las sustancias iónicas no se presentan en forma molecular, sino que a fin de estabilizarse energéticamente aparecen formando entramados cristalinos que denominamos redes. Están constituidas por iones de signo opuesto de forma que la interacción entre los campos eléctricos de cada uno posibilita esta situación. En el retículo cristalino, los iones se colocan en posiciones fijas distribuidas ordenadamente en el espacio.

Propiedades de los Compuestos Iónicos

• Son sólidos y duros a temperatura ambiente, dado que se encuentran en la naturaleza formando redes cristalinas.
• Sus temperaturas de fusión y ebullición son elevadas.
• Su solubilidad es buena en disolventes que, como el agua, sean capaces de romper las estructuras cristalinas.
• Dado que los iones permanecen fijos en posiciones determinadas del cristal, su conductividad eléctrica es nula, salvo en el caso de estar disueltos o fundidos, ya que al tener así mucho más libres sus iones será sencillo desplazarlos por medio de un potencial eléctrico, con lo que su conductividad entonces será elevada.

Enlace Covalente

El enlace covalente se produce al unirse entre sí dos elementos de carácter no metálico, es decir, situados a la derecha del sistema periódico. También son covalentes las uniones en las que el hidrógeno es el elemento unido al tipo no metálico. Este enlace es el resultado de la compartición de electrones entre átomos, que así rebajan su energía y se estabilizan al conseguir estructura de última capa llena. El par electrónico implicado en cada enlace se comporta a todos los efectos prácticos como si perteneciera exclusivamente a cada uno de los átomos que une.

En el caso de que la covalencia sea mayor que la unidad, se pueden formar enlaces dobles e incluso triples entre los átomos y se les denomina genéricamente enlaces múltiples.

Propiedades de los Compuestos Covalentes

Las sustancias covalentes pueden presentarse en forma molecular o redes, de manera que las propiedades que presentan son muy diferentes:

• En las sustancias moleculares, los átomos están unidos formando moléculas que a temperatura ambiente pueden hallarse en estado gaseoso o sólido.
• Sus temperaturas de fusión y ebullición no son muy elevadas.
• La solubilidad de estos compuestos, excepto el agua y similares, es elevada en disolventes orgánicos.
• Ya que carecen de cargas eléctricas netas, su capacidad conductora es prácticamente nula.
• Algunas de las sustancias covalentes también pueden hallarse en forma de redes. Se trata de cristales constituidos por un número muy elevado de átomos iguales o distintos unidos entre sí.

Fuerzas Intermoleculares

Las moléculas con enlace covalente pueden ejercer entre sí fuerzas electrostáticas de tipo atractivo; son las denominadas fuerzas intermoleculares. Las fuerzas intermoleculares son consecuencia de la electronegatividad de los átomos que forman la molécula covalente, es decir, de la tendencia que tiene un átomo a atraer hacia sí mismo la pareja de electrones que lo mantienen unidos con el otro átomo. Así, cuando se enlazan dos átomos diferentes se produce una distorsión en la distribución de carga electromagnética en el espacio, aumentando en las cercanías del átomo más electronegativo y disminuyendo por tanto alrededor del otro, por lo que se crea exceso de carga negativa en el primero y defectos en el segundo. Aparecen así dos polos eléctricos y se dice entonces que el enlace es polar.

Las fuerzas intermoleculares pueden ser de 2 tipos:

Puente de Hidrógeno

Se produce entre moléculas que contienen hidrógeno y un átomo muy electronegativo y pequeño. En estos casos, el elemento unido al hidrógeno atrae gran parte de la carga del enlace que los mantiene unidos, cargándolos negativamente y provocando la aparición de una cierta carga positiva sobre H. Se crea así el enlace polar que permite a las moléculas unirse entre sí por mera atracción electrostática.

Fuerzas de Van der Waals

Son fuerzas de tipo electrostático que unen a aquellas moléculas con enlace polar que no están unidas por puente de hidrógeno. Son más débiles que estos. Los dipolos existentes en ellas pueden interaccionar produciéndose débiles uniones entre sí. Esto produce pequeñas alteraciones en las propiedades físicas de la sustancia.

Enlace Metálico

El enlace metálico es el responsable de la unión de los átomos de los metales entre sí. Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de redes cristalinas.

Propiedades de los Metales

• Son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, aunque sus puntos de fusión y ebullición varían notablemente.
• Pueden estirarse en hilos o formar láminas.
• Sus superficies son pulidas y prácticamente no absorben la luz, sino que la reflejan, de ahí su brillo plateado.
• Las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas.